JP2019008253A - 撮像装置及び移動体 - Google Patents

Abstract

【課題】撮像画像に対する異物の影響が低減されうる撮像装置及び移動体を提供する。【解決手段】撮像装置１は、少なくとも１つの光学素子を含む撮像光学系２と、撮像光学系２によって結像した被写体像を受光する受光面を有し、被写体像を撮像する撮像部３と、少なくとも１つの光学素子のうち撮像部３の最も近くに位置する撮像側光学素子２１を保持する保持部５１と、光透過性を有し、撮像側光学素子２１と撮像部３との間に位置する板状部材４とを備える。板状部材４は、撮像側光学素子２１の側に位置する第１面４１で保持部５１に接合することで、撮像側光学素子２１を撮像部３の側で封止し、撮像部３の側に位置する第２面４２で受光面に接合することで、受光面を撮像側光学素子２１の側で封止する。【選択図】図１

Description

本開示は、撮像装置及び移動体に関する。

撮像装置において、レンズを保持する部材と、撮像素子が搭載された基板とを接着剤で接着することによって、撮像素子の周囲の領域の防塵性が確保される構成が知られている（例えば、特許文献１参照）。

特開２００６−１２８７５５号公報

レンズを保持する部材が塵等の異物を発生させる場合、異物が撮像素子の受光面に付着し、撮像画像に影響を及ぼすことがある。

本開示は、撮像画像に対する異物の影響が低減されうる撮像装置及び移動体を提供することを目的とする。

本開示の一実施形態に係る撮像装置は、少なくとも１つの光学素子を含む撮像光学系と、前記撮像光学系によって結像した被写体像を受光する受光面を有し、前記被写体像を撮像する撮像部とを備える。前記撮像装置は、前記少なくとも１つの光学素子のうち前記撮像部の最も近くに位置する撮像側光学素子を保持する保持部と、光透過性を有し、前記撮像側光学素子と前記撮像部との間に位置する板状部材とを備える。前記板状部材は、前記撮像側光学素子の側に位置する第１面で前記保持部に接合することで、前記撮像側光学素子を前記撮像部の側で封止する。前記板状部材は、前記撮像部の側に位置する第２面で前記受光面に接合することで、前記受光面を前記撮像側光学素子の側で封止する。

本開示の一実施形態に係る移動体は、撮像装置を搭載する。前記撮像装置は、少なくとも１つの光学素子を含む撮像光学系と、前記撮像光学系によって結像した被写体像を受光する受光面を有し、前記被写体像を撮像する撮像部とを備える。前記撮像装置は、前記少なくとも１つの光学素子のうち前記撮像部の最も近くに位置する撮像側光学素子を保持する保持部と、光透過性を有し、前記撮像側光学素子と前記撮像部との間に位置する板状部材とを備える。前記板状部材は、前記撮像側光学素子の側に位置する第１面で前記保持部に接合することで、前記撮像側光学素子を前記撮像部の側で封止する。前記板状部材は、前記撮像部の側に位置する第２面で前記受光面に接合することで、前記受光面を前記撮像側光学素子の側で封止する。

本開示の一実施形態に係る撮像装置及び移動体によれば、撮像画像に対する異物の影響が低減されうる。

一実施形態に係る撮像装置の構成例を示す平面図である。 図１のＡ−Ａ断面図である。 撮像部の構成例を示す底面図である。 比較例に係る撮像装置を示す断面図である。 一実施形態に係る撮像装置の構成例を示す断面図である。

図１及び図２に示されるように、一実施形態に係る撮像装置１は、撮像光学系２と、撮像部３と、板状部材４と、第１ケース５とを備える。撮像光学系２は、第１レンズ２１と第２レンズ２２とを含むものとする。第１レンズ２１と第２レンズ２２とは、レンズと総称される。図１において、撮像部３及び板状部材４は、二点鎖線の仮想線で表現される。

撮像光学系２は、撮像装置１に入射する被写体像を撮像素子３１の撮像面で結像させる。撮像光学系２を構成するレンズは、第１ケース５に接合される。レンズの数は、２枚に限られず、１枚であってよいし、３枚以上であってよい。レンズの少なくとも一部は、ミラー等の他の素子に置き換えられてよい。レンズ、又はミラー等の他の素子は、光学素子と総称される。言い換えれば、撮像光学系２は、少なくとも１つの光学素子を含む。レンズは、例えば接着剤等によって第１ケース５に接合されてよい。レンズは、嵌合構造によって第１ケース５に接合されてよい。レンズは、ねじ等の締結によって第１ケース５に接合されてよい。少なくとも１つの光学素子のうち、撮像素子３１の最も近くに位置する光学素子は、撮像側光学素子ともいう。本実施形態において、第１レンズ２１が撮像側光学素子に該当する。撮像装置１が光学素子を１つだけ備える場合、その光学素子が撮像側光学素子に該当するものとする。

図２及び図３に示されるように、撮像部３は、撮像素子３１と、基板３２と、カバー３３と、カバー支持部３４とを備える。撮像素子３１は、基板３２に実装される。カバー３３は、基板３２に接合されるカバー支持部３４によって支持され、撮像素子３１と撮像光学系２との間に位置する。カバー３３は、カバー支持部３４とともに、撮像素子３１の撮像面を封止する。このようにすることで、撮像素子３１の撮像面の防塵性が向上しうる。結果として、撮像素子３１による撮像画像は、撮像装置１の内部に存在する塵等の異物による影響を受けにくくなる。

カバー３３による撮像面の封止は、撮像面が位置する空間に所定の大きさよりも大きい異物が侵入することを防ぐ構成であってよい。所定の大きさは、撮像素子３１が有する画素の大きさに基づいて決定されうる。

撮像素子３１は、撮像光学系２によって撮像面に結像された被写体像を撮像する。撮像素子３１は、例えば、ＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）イメージセンサ又はＣＣＤ（Charge Coupled Device）等で構成されてよい。

基板３２には、撮像素子３１だけでなく、撮像素子３１で撮像された画像のデータを処理する回路も実装されてよい。基板３２は、プリント回路基板等で構成されてよい。

カバー３３は、光透過性を有する材料で構成される。カバー３３は、例えば、リッドガラス等のガラスで構成されてよい。カバー３３は、光学ガラスで構成されてよい。カバー３３は、アクリル樹脂等の樹脂で構成されてよい。カバー３３の撮像光学系２の側の面は、カバー３３の表面ともいう。カバー３３の撮像光学系２の側の面は、撮像部３の受光面ともいう。言い換えれば、撮像部３は、撮像光学系２によって結像された被写体像を受光面で受光し、撮像素子３１で撮像する。

カバー支持部３４は、基板３２とカバー３３とを接合する。カバー支持部３４は、樹脂等で構成されてよい。カバー支持部３４は、接着剤等によって基板３２とカバー３３とを接合してよい。カバー支持部３４は、嵌合構造によって基板３２とカバー３３とを接合してよい。カバー支持部３４は、ねじ等の締結によって基板３２とカバー３３とを接合してよい。

カバー３３とカバー支持部３４とは、一体に構成されてよい。カバー３３は、撮像素子３１の撮像面そのものとして構成されてよい。カバー３３が撮像面として構成される場合、撮像部３は、カバー支持部３４を備えなくてよい。

第１ケース５は、例えば樹脂等の材料を含んで構成されてよい。第１ケース５は、樹脂に限られず、種々の材料を含んで構成されてもよい。第１ケース５は、第１レンズ２１を保持する保持部５１を有する。保持部５１は、第１レンズ２１を光軸の周りで囲む。保持部５１は、撮像部３に向かう側に接合面５２を含む。

板状部材４は、撮像光学系２と撮像部３との間に位置する。板状部材４は、第１レンズ２１の側に位置する第１面４１と、撮像部３の側に位置する第２面４２とを有する。板状部材４は、第１面４１で接合面５２に接合される。板状部材４は、第１接合部材６１を介して接合面５２に接合されてよい。第１接合部材６１は、アクリル系接着剤等の接着剤であってよい。第１接合部材６１は、両面テープ等の接合部材であってよい。

板状部材４は、接合面５２に接合されることで、保持部５１とともに、第１レンズ２１の撮像部３の側の面を封止する。言い換えれば、板状部材４と、保持部５１と、第１レンズ２１の撮像部３の側の面とは、封止された空間を形成する。このようにすることで、第１レンズ２１の撮像部３の側の面の防塵性が向上しうる。第１レンズ２１の撮像部３の側の面に塵等が付着しにくいことによって、撮像光学系２から撮像部３に向かう被写体像に塵等の異物の像が含まれにくくなる。結果として、撮像素子３１による撮像画像は、撮像装置１の内部に存在する塵等の異物による影響を受けにくくなる。

板状部材４は、第２面４２で、撮像部３のカバー３３に第２接合部材６２で接合される。第２接合部材６２は、光透過性を有する接着剤であってよい。第２接合部材６２は、光透過性を有するテープであってよい。板状部材４は、カバー３３の表面を封止する。

板状部材４によって第１レンズ２１及びカバー３３を封止する構成は、封止された部分に所定の大きさよりも大きい異物が侵入することを防ぐ構成であってよい。所定の大きさは、撮像素子３１が有する画素の大きさ、又は、第１レンズ２１の光学特性等に基づいて決定されうる。言い換えれば、所定の大きさは、撮像素子３１による撮像画像に写りこまないような異物の大きさとして決定されてよい。

板状部材４は、光透過性を有する材料で構成される。板状部材４は、白板ガラスで構成されてよいし、光学ガラスで構成されてよい。板状部材４は、他の種々のガラスで構成されてよい。板状部材４は、アクリル樹脂等の樹脂で構成されてよい。板状部材４は、光学フィルタとして機能してよい。板状部材４は、例えば、ＩＲ（Infrared）カットフィルタ又は波長選択性のフィルタ等として機能してよい。

撮像光学系２と撮像素子３１との間の距離は、板状部材４の厚みによって調整されうる。撮像装置１の組み立てに際して異なる厚みを有する板状部材４を組み込むことによって、撮像光学系２と撮像素子３１との間の距離が容易に調整されうる。板状部材４が比較的低い熱膨張係数を有するガラスで構成される場合、撮像装置１の周囲の温度が変化しても、撮像光学系２と撮像素子３１との間の距離は変化しにくくなる。板状部材４は、光学レンズとして機能してよい。板状部材４が光学レンズとして機能することによって、撮像光学系２で結像される被写体像の焦点距離が調整されうる。

保持部５１は、接合面５２から突出する位置決め部５３を有してよい。位置決め部５３は、第１レンズ２１に対して、Ｘ軸の正及び負の方向、並びに、Ｙ軸の正及び負の方向の側に位置してよい。板状部材４は、位置決め部５３の間に位置してよい。つまり、位置決め部５３は、板状部材４の位置を決定しうる。

撮像装置１は、図２において二点鎖線の仮想線で表現される第２ケース７をさらに備えてよい。第２ケース７は、例えば樹脂等の材料を含んで構成されてよい。第２ケース７は、樹脂に限られず、種々の材料を含んで構成されてもよい。第１ケース５及び第２ケース７はそれぞれ、第１ケース接合面５４及び第２ケース接合面７１を有してよい。第１ケース接合面５４及び第２ケース接合面７１は、ケース接合面と総称される。第１ケース５及び第２ケース７は、ケース接合面で、互いに接合してよい。第１ケース接合面５４と、第２ケース接合面７１とは、例えば、超音波溶着又は加熱溶着等の溶着によって接合されてよいし、接着剤等の樹脂による接着によって接合されてよいし、カシメ処理又は圧着によって接合されてよい。

図４に示されるように、比較例に係る撮像装置９は、板状部材４を備えない。撮像装置９は、第１ケース５と第２ケース７とを備える。第１ケース５と第２ケース７とは、第１ケース接合面５４及び第２ケース接合面７１で互いに接合する。第２ケース７は、撮像保持部７２を有する。撮像部３は、撮像保持部７２に接合され、第２ケース７の側に位置する。

第１ケース５と第２ケース７とは、撮像装置９の筐体を構成し、外部からの振動又は衝撃等を直接受けうる。第１ケース５と第２ケース７とがケース接合面で接合される場合、ケース接合面に外部からの振動又は衝撃等が伝達しやすい。ケース接合面は、振動又は衝撃等によって、塵等の異物を生成しうる。ケース接合面は、経年劣化によっても、塵等の異物を生成しうる。ケース接合面で生成された異物は、第１ケース５と第２ケース７とで囲まれた空間の内部に存在しうる。つまり、ケース接合面で生成された異物は、撮像装置９の内部に存在しうる。撮像装置９の内部に存在する異物は、第１レンズ２１の撮像部３の側の面、又は、撮像部３のカバー３３の表面に付着し、撮像素子３１で撮像される撮像画像に写りこみうる。

一方、本実施形態に係る撮像装置１（図１及び図２参照）において、板状部材４が第１レンズ２１の撮像部３の側の面及び撮像部３のカバー３３の表面を封止する。このようにすることで、仮に撮像装置１の内部に異物が存在しても、撮像素子３１による撮像画像は、異物の影響を受けにくい。撮像装置１が第２ケース７を備えず、第１ケース５の内部に異物が進入しやすい場合であっても、撮像素子３１による撮像画像は、異物による影響を受けにくい。

比較例に係る撮像装置９において、撮像光学系２と撮像素子３１との位置関係は、第１ケース５と第２ケース７との接合によって調整されうる。第１ケース５と第２ケース７とは、接合される領域が広いことによって、互いに誤差を含む位置で接合されやすい。第１ケース５と第２ケース７とが樹脂で構成され、比較的高い熱膨張係数を有する場合、撮像装置９の周囲の温度変化によって、撮像光学系２と撮像素子３１との位置関係が比較的大きく変化しうる。

一方、本実施形態に係る撮像装置１において、撮像光学系２と撮像素子３１との位置関係は、板状部材４、並びに、第１接合部材６１及び第２接合部材６２によって調整されうる。第１接合部材６１及び第２接合部材６２によって接合される領域は、第１ケース５と第２ケース７とが接合される領域より狭くされうる。本実施形態に係る撮像装置１によれば、比較例に係る撮像装置９と比較して、撮像光学系２と撮像素子３１との位置関係がより高い精度で調整されうる。板状部材４がガラスで構成され、樹脂と比べて低い熱膨張係数を有する場合、撮像装置１の周囲の温度変化があっても、撮像光学系２と撮像素子３１との位置関係が変化しにくい。板状部材４がガラスで構成され、第１面４１及び第２面４２が比較的高い面精度を有する場合、撮像光学系２と撮像素子３１との位置関係は、より高い精度で調整されうる。

図５に示されるように、板状部材４は、第１面４１に凹部４３を有してよい。板状部材４は、第１面４１に凸部を有してもよい。撮像光学系２から撮像素子３１に向かう光が板状部材４を通過する長さは、凹部４３の深さ、又は、凸部の突出寸法によって調整されうる。板状部材４を通過する光は、板状部材４で屈折されることによって、異なる位置で焦点を結びうる。つまり、板状部材４は、通過する光の焦点位置を変化させうる。板状部材４が凹部４３又は凸部を有することによって、撮像光学系２と撮像素子３１との位置関係が維持されつつ、撮像光学系２で結像される被写体像の焦点位置が調整されうる。

本実施形態に係る撮像装置１によれば、第２接合部材６２の厚みによって、カバー３３の表面と板状部材４の第２面４２との間の距離が調整されうる。第２接合部材６２の厚みがＸ軸方向及びＹ軸方向で分布を有する場合、カバー３３の表面と板状部材４の第２面４２との角度が調整されうる。第１接合部材６１の厚みによって、第１レンズ２１と板状部材４の第１面４１との間の距離が調整されうる。第１接合部材６１の厚みがＸ軸方向及びＹ軸方向で分布を有する場合、板状部材４の第１面４１と、第１レンズ２１の光軸との角度が調整されうる。結果として、撮像光学系２と撮像素子３１との位置関係がより高い精度で調整されうる。

本実施形態に係る撮像装置１によれば、撮像部３が第１ケース５に直接接合されうる。このようにすることで、撮像部３の基板３２を第１ケース５又は第２ケース７に接合するための部材が省略されうる。結果として、撮像装置１の組み立てコストが低減されうる。

本開示に係る撮像装置１は、移動体に搭載されてよい。本開示における「移動体」には、車両、船舶、航空機を含む。本開示における「車両」には、自動車及び産業車両を含むが、これに限られず、鉄道車両及び生活車両、滑走路を走行する固定翼機を含めてよい。自動車は、乗用車、トラック、バス、二輪車、及びトロリーバス等を含むがこれに限られず、道路上を走行する他の車両を含んでよい。産業車両は、農業及び建設向けの産業車両を含む。産業車両には、フォークリフト、及びゴルフカートを含むがこれに限られない。農業向けの産業車両には、トラクター、耕耘機、移植機、バインダー、コンバイン、及び芝刈り機を含むが、これに限られない。建設向けの産業車両には、ブルドーザー、スクレーバー、ショベルカー、クレーン車、ダンプカー、及びロードローラを含むが、これに限られない。車両は、人力で走行するものを含む。なお、車両の分類は、上述に限られない。例えば、自動車には、道路を走行可能な産業車両を含んでよく、複数の分類に同じ車両が含まれてよい。本開示における船舶には、マリンジェット、ボート、タンカーを含む。本開示における航空機には、固定翼機、回転翼機を含む。

本開示に係る実施形態について説明する図は模式的なものである。図面上の寸法比率等は、現実のものとは必ずしも一致していない。

本開示に係る実施形態について、諸図面及び実施例に基づき説明してきたが、当業者であれば本開示に基づき種々の変形又は修正を行うことが容易であることに注意されたい。従って、これらの変形又は修正は本開示の範囲に含まれることに留意されたい。例えば、各構成部又は各ステップなどに含まれる機能などは論理的に矛盾しないように再配置可能であり、複数の構成部又はステップなどを１つに組み合わせたり、或いは分割したりすることが可能である。本開示に係る実施形態について装置を中心に説明してきたが、本開示に係る実施形態は装置の各構成部が実行するステップを含む方法としても実現し得るものである。本開示に係る実施形態は装置が備えるプロセッサにより実行される方法、プログラム、又はプログラムを記録した記憶媒体としても実現し得るものである。本開示の範囲にはこれらも包含されるものと理解されたい。

本開示において「第１」及び「第２」等の記載は、当該構成を区別するための識別子である。本開示における「第１」及び「第２」等の記載で区別された構成は、当該構成における番号を交換することができる。例えば、第１レンズは、第２レンズと識別子である「第１」と「第２」とを交換することができる。識別子の交換は同時に行われる。識別子の交換後も当該構成は区別される。識別子は削除してよい。識別子を削除した構成は、符号で区別される。本開示における「第１」及び「第２」等の識別子の記載のみに基づいて、当該構成の順序の解釈、小さい番号の識別子が存在することの根拠に利用してはならない。

本開示において、Ｘ軸、Ｙ軸、及びＺ軸は、説明の便宜上設けられたものであり、互いに入れ替えられてよい。本開示に係る構成は、Ｘ軸、Ｙ軸、及びＺ軸によって構成される直交座標系を用いて説明されてきた。本開示に係る各構成の位置関係は、直交関係にあると限定されるものではない。

１、９ 撮像装置
２ 撮像光学系
２１ 第１レンズ
２２ 第２レンズ
３ 撮像部
３１ 撮像素子
３２ 基板
３３ カバー
３４ カバー支持部
４ 板状部材
４１ 第１面
４２ 第２面
４３ 凹部
５ 第１ケース
５１ 保持部
５２ 接合面
５３ 位置決め部
５４ 第１ケース接合面
６１ 第１接着部材
６２ 第２接着部材
７ 第２ケース
７１ 第２ケース接合面
７２ 撮像保持部

Claims (5)

1. 少なくとも１つの光学素子を含む撮像光学系と、
   前記撮像光学系によって結像した被写体像を受光する受光面を有し、前記被写体像を撮像する撮像部と、
   前記少なくとも１つの光学素子のうち前記撮像部の最も近くに位置する撮像側光学素子を保持する保持部と、
   光透過性を有し、前記撮像側光学素子と前記撮像部との間に位置する板状部材と
   を備え、
   前記板状部材は、
   前記撮像側光学素子の側に位置する第１面で前記保持部に接合することで、前記撮像側光学素子を前記撮像部の側で封止し、
   前記撮像部の側に位置する第２面で前記受光面に接合することで、前記受光面を前記撮像側光学素子の側で封止する、
   撮像装置。
2. 前記板状部材は、ガラスであり、第１面及び第２面それぞれにおいて、前記保持部及び前記受光面と接着剤で接合する、請求項１に記載の撮像装置。
3. 前記板状部材は、光学フィルタとして機能する、請求項１又は２に記載の撮像装置。
4. 前記板状部材は、前記撮像光学系の焦点距離に基づく厚みを有する、請求項１乃至３のいずれか一項に記載の撮像装置。
5. 少なくとも１つの光学素子を含む撮像光学系と、
   前記撮像光学系によって結像した被写体像を受光する受光面を有し、前記被写体像を撮像する撮像部と、
   前記少なくとも１つの光学素子のうち前記撮像部の最も近くに位置する撮像側光学素子を保持する保持部と、
   光透過性を有し、前記撮像側光学素子と前記撮像部との間に位置する板状部材と
   を備え、
   前記板状部材は、
   前記撮像側光学素子の側に位置する第１面で前記保持部に接合することで、前記撮像側光学素子を前記撮像部の側で封止し、
   前記撮像部の側に位置する第２面で前記受光面に接合することで、前記受光面を前記撮像側光学素子の側で封止する、
   撮像装置を搭載する移動体。

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